JP4600675B2 - Threshold determination method and radiation tomography apparatus for tomographic contour extraction - Google Patents
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Description
本発明は、例えば産業用のＸ線ＣＴ装置をはじめとする各種断層撮影装置により撮影された断層像の輪郭抽出のためのしきい値を決定する方法と、その方法を利用した輪郭抽出機能を有する放射線断層撮影装置に関する。 The present invention provides a method for determining a threshold value for extracting a contour of a tomographic image taken by various tomographic apparatuses such as an industrial X-ray CT apparatus, and a contour extracting function using the method. The present invention relates to a radiation tomography apparatus.
Ｘ線ＣＴ装置などにより撮影された被写体の断層像を用いた解析手法の一つとして、断層像から被写体像の輪郭を抽出して、図面通り正しく製作されているか否か等を判定する手法が知られている。 As one of analysis methods using a tomographic image of a subject photographed by an X-ray CT apparatus or the like, there is a method of extracting the contour of the subject image from the tomographic image and determining whether or not it is correctly manufactured as shown in the drawing. Are known.
断層像中で被写体像の輪郭を抽出する方法としては、従来、断層像を形成する各画素の濃度値（輝度値）に関するしきい値を定め、そのしきい値と各画素の濃度値の大小関係により断層像を２値化し、論理フィルタにより輪郭線を抽出する方法（例えば特許文献１参照）や、同じくしきい値を設定して、断層像上でそのしきい値と一致する濃度値を持つ点群を抽出して輪郭線とする方法（例えば特許文献２参照）が知られている。 As a method for extracting the contour of a subject image from a tomographic image, conventionally, a threshold value relating to the density value (luminance value) of each pixel forming the tomographic image is determined, and the threshold value and the density value of each pixel are large or small. A method for binarizing a tomogram based on the relationship and extracting a contour line using a logical filter (see, for example, Patent Document 1), or setting a threshold value in the same manner, and setting a density value that matches the threshold value on the tomogram A method (for example, refer to Patent Document 2) is known in which a point cloud is extracted and used as an outline.
このような輪郭線の抽出に際しては、しきい値をどの濃度値にするかが重要な意味を持つ。従来のこの種の輪郭抽出手法において用いるしきい値は、通常、被写体像部分を構成する各画素の濃度値の平均値と、空間像部分を構成する各画素の濃度値の平均値を用い、例えばこれら２つの平均値の中間値とすることが一般的である。 In extracting such a contour line, it is important to determine which density value the threshold value is. The threshold value used in this type of conventional contour extraction method usually uses the average value of the density values of each pixel constituting the subject image portion and the average value of the density values of each pixel constituting the aerial image portion, For example, it is common to use an intermediate value between these two average values.
また、前記した特許文献２においては、一つの断層像に適用するしきい値を一定とせず、輪郭抽出位置の周囲の中空部分や肉厚部分の状態によって最適なしきい値を設定する技術が開示されている。すなわち、例えば図５に示すような中空部分Ａ１を含む被写体像の輪郭を抽出するに当たっては、空間部分をその中空部分Ａ１と外側の空間部分Ａ２に分け、また、被写体像部分についても外側部分Ｂ１と内側部分Ｂ２に分けて、中空部分Ａ１と被写体像の外側部分Ｂ１との境界を決めるためのしきい値と、中空部分Ａ１と被写体像の内側部分Ｂ２との境界を決めるためのしきい値、および、空間部分Ａ２と被写体像の外側部分の境界を決めるためのしきい値は、それぞれに異なる値としている。しかしながら、これらの各しきい値は、当該しきい値を用いて決定すべき境界を挟んでその両側の被写体像部分を構成する各画素の濃度値の平均値と、空間（中空）像部分を構成する各画素の濃度値の平均値を用いて決定する点においては、上記した従来の手法と変わりはない。
ところで、以上のような被写体の断層像の輪郭を抽出する際に用いられる、被写体像部分と空間像部分の各画素の濃度値の平均値を基にして決定される従来のしきい値は、被写体の形状、材質等に依存する論理的な意味合いはなく、従って、このようなしきい値を用いて抽出された被写体像の輪郭は、それが正確であるという保障はない。 By the way, the conventional threshold value determined based on the average value of the density values of each pixel of the subject image portion and the aerial image portion, which is used when extracting the contour of the tomographic image of the subject as described above, There is no logical meaning depending on the shape, material, etc. of the subject, and therefore there is no guarantee that the contour of the subject image extracted using such a threshold value is accurate.
従って、従来の手法により断層像から抽出された被写体像の輪郭は、再現性に乏しく、また、高精度化するにも限界があった。 Therefore, the contour of the subject image extracted from the tomographic image by the conventional method has poor reproducibility, and there is a limit to increase the accuracy.
本発明はこのような実情に鑑みてなされたもので、被写体の断層像からその輪郭を抽出するために用いられるしきい値を従来に比してより論理的意味を持たせ、被写体の断層像の輪郭抽出に用いてその再現性と測定精度を大幅に向上させることのできるしきい値の決定方法と、その方法を利用して良好な再現性のもとに高精度の輪郭抽出を行うことのできる放射線断層撮影装置の提供をその課題としている。 The present invention has been made in view of such circumstances, and the threshold value used for extracting the contour from the tomographic image of the subject is given a logical meaning compared to the conventional case, and the tomographic image of the subject is obtained. A threshold determination method that can be used to extract the contours of the image and greatly improve its reproducibility and measurement accuracy, and to perform high-precision contour extraction with good reproducibility using this method The object is to provide a radiation tomography apparatus capable of performing the above.
上記の課題を解決するため、本発明の断層像の輪郭抽出のためのしきい値決定方法は、放射線源と放射線検出器の対と、これらの間に配置された被写体とを、放射線源と放射線検出器を結ぶ線に直交する回転軸の回りに相対回転させ、その微小角度ごとに取り込んだ投影データを再構成演算することにより、上記回転軸に直交する平面に沿った被写体の断層像を得た後、その断層像の輪郭情報を得るためのしきい値を決定する方法であって、上記断層像に対し、複数のしきい値を用いてそれぞれ被写体像部分と空間像部分の境界を求める工程と、その求めた各境界に基づく空間像部分は放射線の吸収がないものと仮定して、各境界で区切られた断層像にそれぞれ順投影処理を施して仮想的な投影データを作成する工程と、その各仮想的投影データと実際に取り込んだ上記投影データとを比較して一致度の判定を行い、最も一致度の高い仮想的投影データを得たしきい値を最適しきい値として決定する工程と、を含むことによで特徴づけられる（請求項１）。 In order to solve the above-described problem, a threshold value determination method for contour extraction of a tomographic image according to the present invention includes a radiation source and a radiation detector pair, and an object disposed between the radiation source and the radiation source. A tomographic image of a subject along a plane perpendicular to the rotation axis is obtained by performing relative rotation around a rotation axis perpendicular to the line connecting the radiation detectors and reconstructing the projection data captured at each minute angle. After obtaining the threshold value for obtaining the contour information of the tomographic image, a boundary between the subject image portion and the aerial image portion is determined for each of the tomographic images using a plurality of threshold values. Assuming that the aerial image part based on the obtained step and each obtained boundary does not absorb radiation, forward projection processing is performed on each tomographic image divided by each boundary to create virtual projection data. Process and its virtual projection data Determining the degree of coincidence by comparing the projection data actually captured and the above-mentioned projection data, and determining the threshold value that obtained the virtual projection data with the highest degree of coincidence as the optimum threshold value. (Claim 1).
ここで、本発明方法においては、上記一致度の判定手法が、上記各仮想的投影データの各画素データと実際に取り込んだ投影データの各画素データの差分値を算出し、その各差分値を用いた再構成演算により断層像を構築し、得られた各断層像のエッジ評価を行う手法である構成（請求項２）を好適に採用することができる。 Here, in the method of the present invention, the matching degree determination method calculates a difference value between each pixel data of the virtual projection data and each pixel data of the actually captured projection data, and each difference value is calculated. A configuration (Claim 2) which is a technique for constructing a tomographic image by the used reconstruction operation and performing edge evaluation of each obtained tomographic image can be suitably employed.
また、本発明方法においては、被写体に放射線を照射して取り込んだ投影データを再構成演算することにより構築した断層像について、あらかじめ設定されているしきい値を用いて被写体像部分と空間像部分の境界を求め、その境界に基づく空間像部分は放射線の吸収がないものと仮定して、当該断層像に順投影処理を施して仮想的な投影データを作成し、その仮想データと実際に取り込んだ投影データとを比較して一致度の判定を行う処理を、しきい値を変更しつつ繰り返し実行した後、最も一致度の高いしきい値を最適しきい値と決定する、という手順を採用することができる（請求項３）。 In the method of the present invention, the tomographic image constructed by reconstructing the projection data acquired by irradiating the subject with radiation is used to set the subject image portion and the aerial image portion using a preset threshold value. Assuming that the aerial image part based on the boundary does not absorb radiation, forward projection processing is performed on the tomographic image to create virtual projection data, and the virtual data is actually captured The process of comparing the projection data and determining the degree of coincidence is repeatedly executed while changing the threshold value, and then the threshold value with the highest degree of coincidence is determined as the optimum threshold value. (Claim 3).
更に、本発明方法においては、上記に代えて、被写体に放射線を照射して取り込んだ投影データを再構成演算することにより構築した断層像について、複数のしきい値を用いて被写体像部分と空間像部分の境界をそれぞれ求めた後、その各境界に基づく空間像部分は放射線の吸収がないものと仮定して、各境界で区切られた断層像にそれぞれ順投影処理を施して仮想的な投影データをそれぞれ作成し、次いでその各仮想的投影データと実際に取り込んだ投影データを順次比較して一致度の判定を行い、最も一致度の高いしきい値を最適しきい値と決定する、という手順を採用してもよい（請求項４）。 Further, in the method of the present invention, instead of the above, the tomographic image constructed by reconstructing the projection data acquired by irradiating the subject with radiation is subjected to subject image portions and spaces using a plurality of threshold values. After obtaining the boundary of each image part, assuming that the aerial image part based on each boundary does not absorb radiation, the tomographic image delimited by each boundary is subjected to forward projection processing for virtual projection. Each data is created, then each virtual projection data and the actually captured projection data are sequentially compared to determine the degree of coincidence, and the threshold with the highest degree of coincidence is determined as the optimum threshold. A procedure may be adopted (claim 4).
一方、本発明の放射線断層撮影装置は、互いに対向配置された放射線源と放射線検出器と、これらの間に設けられ、被写体を搭載するステージと、上記放射線源と放射線検出器の対とステージとを、放射線源と放射線検出器を結ぶ線に直交する回転軸の回りに相対回転させつつ、その微小回転角度ごとに取り込んだ被写体の放射線投影データを記憶する投影データメモリと、その投影データメモリの内容を用いて上記相対回転軸に直交する平面に沿った被写体の断層像を再構成する再構成演算手段と、その再構成された断層像を記憶する断層像メモリを備えてなる放射線断層撮影装置において、上記断層像メモリに記憶されている断層像に対し、設定されたしきい値を用いて被写体像部分と空間像部分との境界を画定する画像処理手段と、その画像処理手段により求められた境界に基づく空間像部分は放射線の吸収がないものと仮定して、当該断層像に順投影処理を施して仮想的な投影データを作成する順投影処理演算手段と、その仮想的投影データと上記投影データメモリに記憶している投影データを比較して一致度を判定する一致度判定手段と、上記しきい値を複数に変化させて上記画像処理手段による境界の画定動作および上記順投影演算手段による順投影処理動作、並びに上記一致度判定手段による判定動作を実行させる制御手段と、各しきい値ごとに求められた一致度のなかから、最も一致度の高いしきい値を最適しきい値と決定するしきい値決定手段を備えるとともに、その決定されたしきい値を用いて上記画像処理手段により画定された境界を被写体像の輪郭とする輪郭抽出手段を備えていることによって特徴づけられる（請求項５）。 On the other hand, a radiation tomography apparatus according to the present invention includes a radiation source and a radiation detector arranged to face each other, a stage provided between them, a stage on which a subject is mounted, a pair of the radiation source and the radiation detector, and a stage. Of the projection data memory for storing the radiation projection data of the subject captured at each minute rotation angle while relatively rotating around the rotation axis orthogonal to the line connecting the radiation source and the radiation detector, and the projection data memory Radiation tomography apparatus comprising: reconstruction operation means for reconstructing a tomographic image of a subject along a plane orthogonal to the relative rotation axis using the content; and a tomographic image memory for storing the reconstructed tomographic image The image processing means for demarcating the boundary between the subject image portion and the aerial image portion with respect to the tomographic image stored in the tomographic image memory using a set threshold value; Assuming that the aerial image portion based on the boundary obtained by the image processing means does not absorb radiation, the forward projection processing calculating means for creating virtual projection data by performing forward projection processing on the tomographic image, A degree of coincidence determination means for comparing the virtual projection data with the projection data stored in the projection data memory to determine the degree of coincidence, and a boundary demarcation by the image processing means by changing the threshold value to a plurality of values. Among the coincidence degrees obtained for each threshold value and the control means for executing the operation, the forward projection processing operation by the forward projection computing means, and the judgment operation by the coincidence degree judging means, the degree of coincidence is the highest. Threshold value determining means for determining the threshold value as the optimum threshold value is provided, and the boundary defined by the image processing means using the determined threshold value is used as the contour of the subject image. Characterized by that it comprises a Guo extracting means (claim 5).
この本発明の輪郭抽出装置においては、上記一致度判定手段が、上記仮想的投影データの各画素データと上記投影データメモリに記憶している投影データの各画素データの差分値を算出し、その各差分値を用いた再構成演算により断層像を構築し、得られた断層像のエッジ評価により一致度判定を行う構成（請求項６）を採用することができる。 In the contour extracting apparatus of the present invention, the coincidence degree determining means calculates a difference value between each pixel data of the virtual projection data and each pixel data of the projection data stored in the projection data memory, and It is possible to adopt a configuration (claim 6) in which a tomographic image is constructed by reconstruction calculation using each difference value, and the degree of coincidence is determined by edge evaluation of the obtained tomographic image.
本発明は、被写体像部分と空間像部分とからなる断層像において、正しいしきい値を用いて被写体像部分と空間像部分の境界を求めたとき、その境界の外側（空間像部分）は放射線の吸収がないと仮定したうえで、順投影処理を施して仮想的な投影データを求めると、その求められた投影データと、撮影時に実際に採取した投影データとは互いにほぼ等しくなることを利用したものである。 In the present invention, when a boundary between a subject image portion and an aerial image portion is obtained using a correct threshold in a tomographic image composed of the subject image portion and the aerial image portion, the outside of the boundary (aerial image portion) is the radiation. Assuming that there is no absorption, the virtual projection data obtained by forward projection processing is used, and the obtained projection data and the projection data actually collected at the time of shooting are almost equal to each other. It is a thing.
すなわち、本発明のしきい値の決定方法においては、被写体像の輪郭を抽出しようとする断層像について、複数のしきい値を用意して、それぞれのしきい値を用いて被写体像部分と空間像部分との間の境界を求める。その各境界で区切られた断層像について、空間像部分は放射線の吸収がないものと仮定して順投影処理を施し、仮想的な投影データを求める。それぞれのしきい値に対応する投影データと、撮影時に実際に採取した投影データを比較して、最も一致度の高い仮想的投影データが得られたしきい値を最適なしきい値と決定する。このようにして決定されたしきい値を用いて抽出された被写体像の輪郭は、従って、断層像を構築するのに用いた投影データによる裏付けのあるしきい値を用いているが故に、従来の被写体像部分と空間像部分の画素の濃度値の平均値を用いて定めた、特に根拠のないしきい値を用いて抽出される輪郭に比して、再現性および精度が飛躍的に向上する。 That is, in the threshold value determination method according to the present invention, a plurality of threshold values are prepared for a tomographic image from which the contour of the subject image is to be extracted, and the subject image portion and the space are obtained using each threshold value. Find the boundary with the image part. For the tomographic image divided at each boundary, the aerial image part is subjected to forward projection processing on the assumption that there is no radiation absorption, and virtual projection data is obtained. The projection data corresponding to each threshold value is compared with the projection data actually collected at the time of photographing, and the threshold value at which virtual projection data with the highest degree of coincidence is obtained is determined as the optimum threshold value. The contour of the subject image extracted using the threshold value determined in this way, therefore, uses a threshold value supported by the projection data used to construct the tomographic image. The reproducibility and accuracy are greatly improved compared to the contour extracted using a threshold value that is not particularly grounded using the average value of the pixel density values of the subject image portion and the aerial image portion. .
仮想的投影データと実際に採取した投影データとの一致度の判定手法については、特に限定されるものではないが、請求項２ないしは６に係る発明のように、仮想的投影データと実際の投影データとの差分値を用いた再構成演算により得られる断層像のエッジ評価により行う方法を採用することが好適である。つまり、上記の差分値を用いた再構成演算により得られる断層像は、しきい値が正確（最適）であれば、特にエッジ部分、つまり輪郭部分に殆ど像が現れず、正確でないしきい値を用いた場合には、差分値を用いた再構成演算により得られる断層像上に、輪郭部分に明確な像が現れることになり、仮想的投影データと実際の投影データとの一致度を容易に判定することができる。
The method for determining the degree of coincidence between the virtual projection data and the actually collected projection data is not particularly limited. However, as in the inventions according to
本発明のしきい値の決定方法は、請求項３に係る発明のように、一つのしきい値で境界を求めた断層像について、順投影処理を施して仮想的投影データを求め、その仮想的投影データと実際の投影データとの一致度を判定する動作を、しきい値を変化させながら繰り返し実行する手順を採用する場合と、請求項４に係る発明のように、複数のしきい値で境界を求めた後、それぞれのしきい値に対応する境界で区切られた断層像に対して、順投影処理を施してそれぞれ仮想的投影データを求め、その各投影データと実際の投影データとの一致度をそれぞれ判定する手順を用いる場合のいずれであってもよい。 According to the threshold value determining method of the present invention, as in the invention according to claim 3, virtual projection data is obtained by performing forward projection processing on a tomographic image whose boundary is obtained with one threshold value, and the virtual projection data is obtained. A case of adopting a procedure of repeatedly executing the operation of determining the degree of coincidence between the target projection data and the actual projection data while changing the threshold value, and a plurality of threshold values as in the invention according to claim 4 After obtaining the boundary in step, forward projection processing is performed on the tomographic image divided by the boundary corresponding to each threshold value to obtain virtual projection data, respectively, and each projection data and actual projection data Any of the procedures for determining the degree of coincidence may be used.
請求項５に係る発明の放射線断層撮影装置は、断層像メモリに記憶されている断層像に対して、上記した本発明方法を用いた処理を実行する手段、つまりしきい値を用いて被写体像部分と空間像部分の境界を画定する画像処理手段、その画定された境界により空間像部分となった部分は放射線吸収がないものと仮定して順投影処理を施して仮想的投影データを作成する順投影処理演算手段、作成された仮想的投影データと、放射線断層撮影装置の投影データメモリに格納されている投影データとの一致度の判定を行う一致度判定手段、これら全体を制御して複数のしきい値について同等の処理を実行させる制御手段、各しきい値ごとに求められた一致度のなかから最も一致度の高いものを最適しきい値と決定するしきい値決定手段、および決定されたしきい値を用いて画像処理手段により画定された境界を被写体像の輪郭とする輪郭抽出手段を備えた構成を採る。このような構成の採用により、被写体の断層像撮影からその輪郭を再現性よく高精度に抽出することが可能となる。 According to a fifth aspect of the present invention, there is provided a radiation tomography apparatus that performs processing using the above-described method of the present invention on a tomogram stored in a tomogram memory, that is, a subject image using a threshold value. Image processing means for demarcating the boundary between the part and the aerial image part, and assuming that the part which became the aerial image part by the demarcated boundary has no radiation absorption, performs forward projection processing to create virtual projection data Forward projection processing computing means, coincidence degree judging means for judging the degree of coincidence between the created virtual projection data and the projection data stored in the projection data memory of the radiation tomography apparatus, and a plurality of these by controlling all of them Control means for executing an equivalent process for each threshold value, threshold value determination means for determining an optimum threshold value as the optimum threshold value from among the matching degrees obtained for each threshold value, It has been using the threshold a configuration having a contour extracting unit that the contour of the object image the defined boundary by image processing means. By adopting such a configuration, the contour can be extracted with high reproducibility and high accuracy from tomographic imaging of a subject.
本発明によれば、放射線断層撮影装置により撮影された被写体の断層像の輪郭を抽出するためのしきい値を決定するに当たり、複数のしきい値を用いて同じ断層像中で被写体像部分と空間像部分の境界を求め、各境界で区切られた空間像部分は放射線の吸収がないものと仮定して順投影処理を行って仮想的な投影データを算出し、その仮想的投影データと、当該断層像を構築する際に用いた投影データと比較して一致度を判定し、その一致度が最も高いしきい値を最適しきい値と決定するので、断層像を構築した元データである投影データに裏付けられたしきい値を求めることができる。従って、このようにして決定したしきい値を用いて被写体像の輪郭を抽出すると、得られる輪郭は高精度で良好な再現性を有するものとなる。 According to the present invention, in determining a threshold value for extracting the outline of a tomographic image of a subject imaged by a radiation tomography apparatus, a subject image portion in the same tomographic image using a plurality of threshold values is determined. Obtain the boundary of the aerial image part, calculate the virtual projection data by performing forward projection processing assuming that the aerial image part delimited by each boundary does not absorb radiation, the virtual projection data, This is the original data for constructing the tomographic image because the degree of coincidence is determined by comparing with the projection data used when constructing the tomographic image, and the threshold with the highest degree of coincidence is determined as the optimum threshold. The threshold value supported by the projection data can be obtained. Therefore, when the contour of the subject image is extracted using the threshold value determined in this way, the obtained contour has high accuracy and good reproducibility.
その結果、被写体像の輪郭をサブピクセルオーダーで一意に決定することができ、断層像を利用した各種解析において測定の再現性と測定精度を飛躍的に向上させることが可能となる。また、ＣＡＤデータとの比較や、断層像からＣＡＤデータを作成するいわゆるリバースエンジニアリング技術などへの応用も期待できる。 As a result, the contour of the subject image can be uniquely determined in the subpixel order, and the reproducibility and measurement accuracy of measurement can be dramatically improved in various analyzes using tomographic images. Further, comparison with CAD data and application to so-called reverse engineering technology for creating CAD data from tomographic images can be expected.
以下、図面を参照しつつ本発明の実施の形態について説明する。
図１は本発明の実施の形態の構成図で、機械的構成を表す模式図とシステム構成を表すブロック図とを併記して示す図である。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 is a configuration diagram of an embodiment of the present invention, and is a diagram illustrating a schematic diagram showing a mechanical configuration and a block diagram showing a system configuration.
互いに対向配置されたＸ線発生装置１とＸ線検出器２の間に、被写体Ｗを配置するためのステージが設けられ、この例におけるステージは、Ｘ線光軸Ｌ方向（ｘ軸方向）に直交する回転軸Ｒ（ｚ軸）の回りに回転する回転テーブル３と、その回転テーブル３上に載せられ、被写体Ｗを搭載してＸ線光軸Ｌの方向と、そのＸ線光軸Ｌ方向および回転軸Ｒの双方に直交する方向（ｙ軸方向）に移動するｘｙテーブル４によって構成されている。
回転テーブル３は回転駆動回路１１からの駆動信号により駆動制御され、また、ｘｙテーブル４はｘｙ駆動回路１２からの駆動信号によって駆動制御される。
A stage for arranging the subject W is provided between the
The rotation table 3 is driven and controlled by a drive signal from the
これらの回転駆動回路１およびｘｙ駆動回路１２は、軸制御部１３を介して後述する制御部１０の制御下に置かれており、制御部１０に接続されているジョイスティックやマウス、キーボード等からなる操作部１４の操作により回転テーブル３を任意角度だけ回転させることができ、また、ｘｙテーブル４をｘ軸方向およびｙ軸方向に任意の距離だけ移動させることができる。また、ＣＴ撮影に際しては、Ｘ線発生装置１からのＸ線を被写体Ｗに照射しつつ回転テーブル３を回転させ、その微小回転角度ごとに被写体のＸ線透過データ、つまり投影データを投影データ取込み回路１５を介して投影データメモリ１６に格納していく。
The
この投影データメモリ１６に３６０°分の投影データが蓄積された後、操作部１４の操作によりスライス位置を指定することにより、投影データメモリ１６内の投影データは再構成演算部１７に取り込まれ、例えばフィルタードバックプロジェクション（ＦＢＰ）などの公知の手法に基づく再構成演算により、被写体Ｗの断層像を構築する。その断層像は断層像メモリ１８に記憶されるとともに、表示器１９に表示される。
After the projection data for 360 ° is accumulated in the
前記した制御部１０は、前記した通り軸制御部１３を制御するとともに、再構成演算部１８をも制御し、更に、画像処理部２０、順投影処理演算部２１、一致度判定部２２が接続されており、これらの動作をも制御する。
As described above, the
画像処理部２０は、制御部１０から供給されるしきい値を用いて、断層像メモリ１８に格納されている断層像中で、被写体像部分と空間像部分との境界を画定する。また、順投影処理演算部２１は、画像処理部２０により画定された境界で区切られた空間像部分については、Ｘ線の吸収がないものと仮定して順投影処理を行い、仮想的な投影データを作成する。一致度判定部２２は、順投影処理演算部２１により作成された仮想的投影データと、前記した投影データメモリ１６に格納されている実際の投影データとの一致度を判定する。
The
なお、以上の制御部１０、再構成演算部１７、画像処理部２０、順投影処理演算部２１および一致度判定部２２等は、実際にはコンピュータとそこにインストールされたプログラムが実行する機能を表している。
Note that the
さて、被写体Ｗの断層像からその輪郭を抽出する場合には、操作部１４を操作してその旨の指令を与える。これにより、以下の動作によって自動的にしきい値を決定し、その決定されたしきい値に基づく輪郭線が抽出され、表示器１９に表示される。
When the contour is extracted from the tomographic image of the subject W, the
図２はその動作手順を示すフローチャートである。
輪郭抽出の指令が与えられると、まず、断層像メモリ１６から断層像データを画像処理部２０に読み出すとともに、その画像処理部２０に対して、例えばあらかじめ設定されているｎ個のしきい値Ｔｈ（ｉ）（ただし、ｉ＝１，２，・・ｎ）をＴｈ（１）から順に設定していく。なお、このしきい値Ｔｈ（ｉ）のディメンジョンは、従来と同様に画素の濃度値（輝度値）である。
FIG. 2 is a flowchart showing the operation procedure.
When a contour extraction command is given, first, the tomographic image data is read from the
画像処理部２０では、しきい値Ｔｈ（ｉ）が設定されるごとに、そのしきい値Ｔｈ（ｉ）を用いて断層像中の被写体像と空間像の境界を画定する。その結果を受けて、順投影処理演算部２１では、境界で画定された空間像部分はＸ線の吸収がないものと仮定して、断層像に順投影処理を施し、仮想的な投影データを作成する。
Each time the threshold value Th (i) is set, the
その仮想的投影データは、一致度判定部２２において投影データメモリ１６に記憶されている実際の投影データと比較され、一致度判定部２２ではこれら両データの一致度を判定し、その結果を記憶する。
The virtual projection data is compared with the actual projection data stored in the
以上の動作をＴｈ（１）からＴｈ（ｎ）まで繰り返し行い、一致度が最も高いしきい値を最適しきい値Ｔｈｏと決定する。そして、画像処理部２０において、決定された最適しきい値Ｔｈｏを用いて断層像中から被写体像の輪郭を抽出する。このしきい値Ｔｈｏを用いた輪郭の抽出手法については、しきい値Ｔｈｏで断層像を２値化し、論理フィルタにより輪郭線を抽出する方法、あるいはしきい値Ｔｈｏと一致する画素群を抽出して輪郭線とする方法など、公知の任意の方法を採用することができる。
The above operation is repeated from Th (1) to Th (n), and the threshold with the highest degree of coincidence is determined as the optimum threshold Th. Then, the
また、仮想的投影データと実際の投影データとの一致度の判定は、例えば図３に要部フローチャートを示すように、仮想的投影データと実際の投影データの差分を求め、つまり同じ画素どうし、同じビュー角どうしの濃度値の差分を算出し、その差分を画素データとしてＦＢＰ（フィルタードバックプロジェクション）等の手法を用いて断層像を再構成し、そのエッジ評価を行う手法を挙げることができる。しきい値Ｔｈｏが正確であれば、仮想的投影データは実際の投影データと極めて類似したものとなり、差分を用いて再構成した断層像においては特にエッジ部分（境界部分）近傍では殆ど像が現れない。従って、以上のように差分を用いた再構成演算による断層像のエッジ情報が少ないものほど、最適に近いしきい値と判断することができる。 Further, the determination of the degree of coincidence between the virtual projection data and the actual projection data is performed by, for example, obtaining a difference between the virtual projection data and the actual projection data, as shown in the main part flowchart in FIG. A method of calculating a difference between density values of the same view angles, reconstructing a tomographic image using a method such as FBP (filtered back projection) and the like as the pixel data, and performing an edge evaluation thereof can be cited. If the threshold value Tho is accurate, the virtual projection data will be very similar to the actual projection data, and in the tomographic image reconstructed using the difference, an image appears mostly near the edge portion (boundary portion). Absent. Accordingly, as described above, the smaller the tomographic image edge information obtained by the reconstruction calculation using the difference, the closer to the optimum threshold value can be determined.
以上の実施の形態によると、複数のしきい値を用いてそれぞれ境界が画定された断層像に対し、境界で仕切られた空間像部分ではＸ線の吸収がないものと仮定して順投影処理を施すことにより仮想的な投影データを作成し、そのデータと実際の投影データの一致度が最も高いものを最適しきい値と決定しているため、決定されたしきい値は論理的根拠を持つものとなる。従って、このようにして決定された最適しきい値を用いて輪郭抽出を行うことにより、抽出された輪郭線は、被写体のスライス位置における輪郭を正確に表したものとなり、従来の論理的根拠を伴わないしきい値を用いる場合に比して、その測定精度並びに再現性が飛躍的に向上する。 According to the above embodiment, forward projection processing is performed on the assumption that a tomographic image in which boundaries are defined using a plurality of threshold values is not absorbed by X-rays in the spatial image portion partitioned by the boundaries. Since virtual projection data is created and the best match between the data and actual projection data is determined as the optimum threshold, the determined threshold is based on a logical basis. It will have. Accordingly, by performing contour extraction using the optimum threshold value determined in this way, the extracted contour line accurately represents the contour at the slice position of the subject, and the conventional logical basis is obtained. The measurement accuracy and reproducibility are remarkably improved as compared with the case of using a threshold value that is not accompanied.
ここで、以上の実施の形態においては、各しきい値Ｔｈ（ｉ）を用いてそれぞれ断層像中の被写体像部分と空間像部分の境界を画定して順投影処理を施すごとに、実際の投影メモリとの一致度を判定したが、図４に例示するように、各しきい値Ｔｈ（ｉ）を用いてそれぞれ断層像中の被写体像部分と空間像部分の境界を画定して順投影処理を施した仮想的投影データをそれぞれに記憶しておき、最終的に各仮想的投影データと実際の投影データとの一致度を判定してもよい。 Here, in the above embodiment, each time the forward projection process is performed by demarcating the boundary between the subject image portion and the aerial image portion in the tomographic image using each threshold Th (i), Although the degree of coincidence with the projection memory is determined, as illustrated in FIG. 4, each threshold Th (i) is used to define the boundary between the subject image portion and the aerial image portion in the tomographic image, and forward projection is performed. The processed virtual projection data may be stored in each, and finally the degree of coincidence between each virtual projection data and the actual projection data may be determined.
１ Ｘ線発生装置
２ Ｘ線検出器
３ 回転テーブル
４ ｘｙテーブル
１０ 制御部
１１ 回転駆動回路
１２ ｘｙ駆動回路
１３ 軸制御部
１４ 操作部
１５ 投影データ取込み回路
１６ 投影データメモリ
１７ 再構成演算部
１８ 断層像メモリ
１９ 表示器
２０ 画像処理部
２１ 順投影処理演算部
２２ 一致度判定部
Ｗ 被写体
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